在AAM场景中为无人机接近和着陆提供FMCW雷达辅助导航:系统要求和处理管道

科学领域:

• 航空航天工程 航空航天工程
• 导航系统 导航系统
• 传感器融合式传感器

背景情况:

• 先进的空中机动性 (AAM) 需要强大的精确导航,以安全接近和降落.
• 现有的导航系统在低可见性条件和复杂的城市环境中面临局限性.
• 监管指南定义了AAM垂直机场基础设施和轨迹的运营约束.

研究的目的:

• 调查使用频率调制连续波 (FMCW) 雷达作为AAM的辅助导航源.
• 根据运营约束和与城市空中移动 (UAM) 场景的兼容性来定义雷达系统要求.
• 评估采用FMCW雷达的多传感器导航架构的性能改进.

主要方法:

• 提出了一个初步的FMCW雷达设计,集成到多传感器导航架构 (GNSS,IMU,摄像头) 中.
• 开发了一个目标检测和匹配算法,将雷达检测与已知的着陆区位置联系起来.
• 将雷达测量集成到扩展卡尔曼波器中,用于传感器融合和导航状态估计.
• 在不同可见性条件下使用高保真模拟环境验证了多传感器架构.

主要成果:

• 集成的多传感器架构显示了导航性能的显著改进.
• FMCW雷达在高距离和低可见度操作期间提供了准确的导航估计.
• 该研究显示了雷达角分辨率对多传感器系统整体性能的影响.
• 导航性能统计数据满足或超过了场景所需的导航性能标准.

结论:

• FMCW雷达是AAM中精确导航的宝贵辅助来源,特别是在接近和着陆期间.
• 结合FMCW雷达的多传感器融合,在具有挑战性的操作条件下提高了导航可靠性和准确性.
• 拟议的雷达设计和集成战略有效地确保了安全和高效的AAM操作.